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高炉侵蚀调查报告高炉侵蚀调查报告一、引言高炉是冶金工业中的重要设备，用于将矿石转化为金属。
然而，长期以来，高炉内部的侵蚀问题一直困扰着冶金行业。
本报告旨在对高炉侵蚀问题进行调查和分析，并提出相应的解决方案，以保障冶金工业的可持续发展。
二、背景高炉内部的侵蚀主要由以下几个因素引起：金属熔化、高温、化学反应和机械磨损。
这些因素相互作用，导致高炉内部材料的损耗和腐蚀，进而影响高炉的运行效率和使用寿命。
三、侵蚀类型与机理1. 热侵蚀高炉内部的高温环境是热侵蚀的主要原因。
在高温下，金属材料容易软化和熔化，从而导致高炉内部材料的腐蚀和磨损。
此外，高温下的化学反应也会加剧热侵蚀的程度。
2. 化学侵蚀高炉内部存在大量的化学反应，例如金属氧化、还原和溶解等。
这些反应会导致高炉内部材料的腐蚀和磨损。
化学侵蚀的程度取决于高炉内部的气氛、矿石成分和操作条件等因素。
3. 机械侵蚀高炉内部存在大量的固体颗粒，例如矿石和熔渣等。
这些颗粒会与高炉内部材料发生机械碰撞，导致材料的磨损和破坏。
机械侵蚀的程度取决于颗粒的大小、形状和速度等因素。
四、侵蚀影响与评估高炉内部的侵蚀问题会直接影响高炉的运行效率和使用寿命。
侵蚀导致高炉内部材料的损耗和腐蚀，进而影响高炉的热传导和物质传输等过程。
这些问题会导致高炉的热效率下降、产量减少和能源浪费等不良影响。
为了评估高炉侵蚀的程度，可以采用多种方法，如金相显微镜观察、化学分析和热学测试等。
通过这些方法可以获得高炉内部材料的侵蚀程度和损耗速率等信息，以便及时采取措施修复和保护高炉。
五、侵蚀防治与解决方案1. 材料选择与改进在高炉内部选择合适的材料是预防侵蚀的关键。
例如，使用高温抗腐蚀材料可以延长高炉的使用寿命。
此外，通过改进材料的结构和组织，可以提高材料的抗侵蚀性能。
2. 涂层技术应用涂层技术是一种有效的高炉侵蚀防治方法。
通过在高炉内部材料表面涂覆一层抗侵蚀的涂层，可以减少材料的腐蚀和磨损。
涂层可以提供额外的保护层，延长高炉的使用寿命。
答辩试题及答案要点一、炉缸烧穿的原因及预防措施？答：原因：1，高炉炉缸已经侵蚀严重，没有引起足够重视。
2，设计不合理或耐火材料质量低劣，砌筑质量不佳。
3，冷却强度不足：水压过低，水质不好，水管结垢。
4，使用含铅或碱金属的原料。
5，长期冶炼低硅高硫或高锰铁种，频繁洗炉。
6，冷却设备漏水进入炉缸。
7，长期铁口过浅或出铁操作及铁口维护不当。
预防措施：1，开炉初期安排冶炼利于在炉缸沉积石墨碳的铁种。
减少洗炉（尤其是萤石）2，根据水温差增大或其他征兆，炼铸造铁或提高碱度。
局部方位采用长风口，缩小风口，堵风口，改料制压边，降冶强。
3，加钛矿护炉。
4，重视铁口维护及出铁工作。
5，重视冷却系统管理，想办法增加冷却强度。
二、炉缸冻结的原因及处理方法？由于炉温大幅度减低，导致渣铁不能从铁口自动流出时，就表明炉缸已处于冻结状态。
下列情况易发生炉缸冻结：1、高炉长时间连续崩料、悬料、发生管道且未能有效制止；2、由于外围影响造成长期亏料线；3、上料系统称量或装料有错误，造成焦炭负荷过重；4、冷却器大量损坏漏水流入炉内，没有及时发现和处理；5；无计划的突然长期休风；6、装料制度有误，导致煤气利用严重恶化，未能及时发现和处理。
处理：1、加净焦、减轻焦炭负荷、停止喷吹、提高风温水平；2、果断休风，将炉渣从风口放出，仅用铁口上方少数风口送风，用氧气或氧枪加热铁口，尽量减少铁口角度；3、增加铁次，杜绝休风，出净渣铁，防止灌渣及风口烧出；4、检查冷却设备，防止向炉内漏水；5、冻结严重时，从渣口出铁，如果渣口出不了铁，用靠近渣口上方的风口出铁；6、铁口正常后，开风口时要挨着已开的风口。
三、炉墙结厚的原因、征兆及处理方法？炉墙结厚可分为上部结厚和下部结厚。
炉墙结厚主要有以下征兆：1、炉况难行，经常在结厚部位出现偏尺、管道、塌料和悬料；2、装料制度达不到预期目标；3、风压和风量不适应，应变能力差，不接受风量；4、结厚部位炉墙温度、水温差、炉皮表面温度均下降。
摘要一代高炉寿命的长短对高炉能否取得良好的经济技术指标具有重要意义。
高炉炉缸、炉底工作状态是高炉寿命长短的决定性因素。
所以，分析高炉炉缸、炉底的工作状态就成了炼铁研究者关注的重点问题。
本文首先简要阐述了目前我国高炉寿命的状况，介绍了炉缸炉底侵蚀产生的原因以及延长炉缸炉底寿命的方法。
结合国内外对高炉炉缸侵蚀监测方法的研究总结出高炉炉缸侵蚀监测技术的发展趋势。
其次结合高炉炉缸侵蚀机理提出了建立监测工作状态下炉缸炉底耐火材料残余厚度的数学模型的方法。
并构建了热电偶的位置布置与数学模型之间的关系。
课题以预埋在炉缸炉底中的热电偶反馈的温度为基础，运用数值传热学、有限元法和移动边界法建立了高炉炉缸炉底侵蚀监测模型。
该模型包括炉缸温度场计算、最优步长计算和炉缸形貌构造三个部分。
最后对此模型进行了可靠性分析，以一个侵蚀不均的高炉炉缸为原型，构造一个已侵蚀的高炉炉缸样本，将模型计算得到的残余厚度、残余样貌与原始侵蚀形貌对比，结果显示误差在可接受范围内，证明本模型可靠。
关键词：炉缸侵蚀；最优步长计算；监测模型；有限元法；误差分析AbstractThe campaingn life has great significance on achieving good economic and technical indicators of the blast furnace. The working condition in blast furnace hearth and bottom is the decisive factor of the blast furnace lifespan. Therefore, the ironmaking researchers focus on analyzing the working condition in blast furnace hearth, and bottom.First, this paper briefly expounded the current state of blast furnace lifespan in our country, the reason of hearth erosion and the method to extend the life in the blast furnace hearth and bottom. The article comes to the conclusion that the development trend of the blast furnace hearth erosion monitoring technology combining with the domestic and foreign studies of blast furnace hearth erosion monitoring method.Secondly, combining the blast furnace hearth erosion mechanism, mathematical model method that monitoring the residual thickness of refractory in hearth and bottom of the under working status was proposed. And build the relationship between the location of the thermocouple and the mathematical model. Based on the feedback temperature of the thermocouples which are embedded in the hearth, hearth and bottom erosion monitoring model is established according to numerical heat transfer, finite element method and moving boundary method. The model includes three parts followed by, the calculation of hearth temperature field, the optimal step length calculation and the constructing of hearth morphology.Finally, this paper analyzed the reliability of this model. An uneven eroded blast furnace hearth was chosen as the prototype, A sample of eroded blast furnace hearth was constructed. The residual thickness and residual appearance calculated by the model were compared with the those of original erosion morphology. The result shows that the error is acceptable, which approves that the model is reliable.Key words: Hearth erosion; optimal step calculation; monitoring model; finite element method; error analysis目录第一章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2文献综述 (1)1.2.1国内外高炉炉缸炉底侵蚀监测的研究现状 (1)1.2.2 延长炉缸炉底寿命的几种途径 (3)1.3本文研究内容与意义 (5)1.3.1 研究意义 (5)1.3.2 研究内容 (5)第二章高炉炉缸侵蚀监测模型 (6)2.1高炉炉缸侵蚀监测模型的设计方法 (6)2.2 MATLAB的有限元应用 (7)2.2.1 运用有限元解决问题的步骤 (7)2.2.2线性三角形元 (8)2.3 高炉炉体结构 (10)2.3.1 假设条件 (10)2.3.2 炉缸炉底结构 (11)2.3.3 炉缸炉底的热电偶布置 (12)2.4计算条件 (13)2.5 炉缸温度场计算 (14)2.5.1 影响因子 (14)2.5.2 传热方程 (15)2.5.3 求解温度场 (16)2.6 最优步长计算 (17)2.7炉缸形貌构造 (19)2.8本章小结 (20)第三章高炉炉缸侵蚀监测模型的误差讨论 (21)3.1误差估计 (21)3.2误差分析 (26)3.2.1误差产生原因 (26)3.2.2误差分布不均原因 (26)3.3本章小结 (27)结论 (28)致谢 ................................................................................................... 错误！未定义书签。
1 前言高炉炉缸状况是决定高炉寿命的主要因素之一，炉缸炉底侵蚀曲线的监测是高炉操作中一个很重要的过程，为达到该目的，不少炼铁工作者都做出了很多努力，但最后的结果都不是很令人满意，主要是高炉内的工况比较复杂，目前还没有一种有效的手段监测其变化情况，并且导致炉衬侵蚀的因素也比较多，炉衬的侵蚀规律不容易把握，所以要比较准确的计算炉缸炉底侵蚀曲线是比较困难的，目前只能从传热分析的角度来推算炉缸炉底渣铁凝固线的位置。
目前国内外主要是根据热电偶的温度来推算炉缸炉底侵蚀线。
本文主要介绍利用有限元和设计优化技术开发的炉缸侵蚀模型。
2 理论依据与计算流程2.1 有限元分析有限元分析是使用有限元方法来分析静态或动态的物理物体或物理系统。
在这种方法中一个物体或系统被分解为由多个相互联结的、简单、独立的点组成的几何模型。
在这种方法中这些独立的点的数量是有限的，因此被称为有限元。
由实际的物理模型中推导出来得平衡方程式被使用到每个点上，由此产生了一个方程组。
这个方程组可以用线性代数的方法来求解。
这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。
由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。
而该模型主要利用有限元方法解炉缸区域内二维柱坐标传热微分方程。
式(1)λ(T)中—温度为T(℃)时的导热系数，w/m·℃2.2 设计优化技术有限元分析过程中几乎所有的设计量，如厚度、长度、半径、几何尺寸、材料特性、载荷位置与大小等都可以用变量参数表示，只要改变这些变量参数的赋值就能获得不同设计方案的分析过程。
ANSYS基于有限元分析的优化设计技术就是在满足设计要求的条件下搜索最优设计方案。
在工程应用中，经常需要使重量、面积、体积、应力、费用、误差等达到极小化，同时必须保证材料在许用工作范围内工作，结构的强度和刚度也必须达到足够安全标准，以及结构不会发生失稳，振动幅值、速度或加速度等动力响应指标、几何坐标值不能超过许用范围等，也就是说，最优设计方案就是一个满足所有设计要求的最经济、高效率的可行设计方案。
高炉炉缸侵蚀分析及维护措施研究摘要：高炉炉缸侵蚀是比较常见的问题，为预防其出现，需要分析总结侵蚀的原因，然后再根据实际情况来采取科学措施进行针对性维护，为高炉安全生产提供保障。
加强高炉炉缸侵蚀问题的研究，从实践中不断的积累经验，掌握不同原因下的侵蚀表现，并结合侵蚀位置确定最佳应对方法，确保高炉恢复正常运行状态，以及延长高炉服务寿命。
本文对高炉炉缸侵蚀原因和维护措施进行了简单探讨，希望可以给予相关人员部分参考。
关键词：高炉；炉缸侵蚀；维护措施在高炉生产中炉缸的作用十分重要，其运行状态不仅关系着高炉生产安全性，而且还决定着高炉的寿命。
为达到高炉长寿的基本要求，必须要强调对炉缸的维护，分析常见寝室问题发生的原因，基于侵蚀机理来选择合适的维护方法，同时利用高新技术对炉缸状态进行监测，使其可以始终保持在最佳状态，为延长高炉使用寿命提供支持。
一、高炉炉缸侵蚀原因导致高炉炉缸侵蚀发生的原因整体上共包括以下几种：①铁水冲刷。
炉缸中心的死料柱需要长时间浸入到铁水之中，出铁过程中死料柱周围会环绕着大量流动的铁水，这样便会形成铁水环流，对炉底以及炉壁碳砖产生冲刷作用力，久而久之便会发生侵蚀。
②铁水渗透熔损。
炉缸内的铁水中含有4.5%左右的w（C），而其与碳砖接触后发生渗透与熔损，对碳砖造成侵蚀影响。
③耐材氧化。
耐材在碳素与水蒸气的作用下，会逐渐被氧化，性能被削弱。
反应方程式为：C+CO2(g)=2CO(g).C+H2O(g)=H2(g)+CO(g)。
结合以往的经验可以确定，串气现象在高炉中普遍存在，煤气会沿着炉壳内壁慢慢渗透到炉缸，在从碳砖缝隙中通过，由碳砖冷面逐渐渗透到碳砖热面，在这个过程中煤气中存在的CO2以及水蒸气不可避免的会与碳砖产生反应，碳砖逐渐的受到侵蚀[1]。
④温度场变化。
碳砖表面过大的温差，会促使热应力的形成，加速了环裂的形成，碳砖的稳定状态被破坏。
⑤化学侵蚀。
高炉生产过程中存在的碱性金属将会对炉缸产生化学侵蚀，碱金属化合物将会随着炉料进入到高炉内，在内部被还原以及气化，其中有一部分碱金属蒸汽将会有煤气一同渗透到炉缸砖衬内部，且随着时间的推移不断富集。
高炉炉缸侵蚀治理高炉炉缸是高炉的关键部件之一，其功能是将铁矿石和焦炭在高温下进行反应，产生熔化的铁和炉渣。
然而，由于高温和化学反应的影响，高炉炉缸容易遭受侵蚀，导致炉缸的寿命缩短，生产效率下降。
因此，进行炉缸侵蚀治理是非常重要的。
1. 了解炉缸侵蚀机理：炉缸的侵蚀主要是由于高温下的化学反应和机械冲击导致的。
高温下，铁矿石和焦炭的反应会产生一系列的化学物质，这些物质会侵蚀炉缸内壁。
另外，炉缸内的熔融物质也会对炉缸产生冲击力，导致机械侵蚀。
2. 选择合适的材料：为了延长炉缸的寿命，选择合适的耐火材料非常重要。
耐火材料应具有较高的耐热性、耐化学侵蚀性和机械强度。
常见的耐火材料有高铝耐火砖、镁铝耐火砖等。
根据炉缸的不同部位和使用条件，选择相应的耐火材料进行补贴和维护。
3. 控制高温和气流：高温是造成炉缸侵蚀的主要原因之一，因此控制高炉的高温是非常关键的。
通过调整炉料的进料速度、喷煤速度等参数，控制高炉的炉温。
此外，也可以通过调整高炉炉顶的炉渣口大小和炉顶排气等措施，控制高炉内的气流，减少对炉缸的冲击力。
4. 加强炉缸保护措施：为了进一步减少炉缸的侵蚀，可以采取一些特殊的保护措施。
例如，在炉缸内壁涂覆一层耐火涂料，形成一个保护层，减少炉缸与炉料的直接接触；或者在炉缸内设置陶瓷制品，以吸收和分散高温和冲击力。
这些保护措施可以有效地减少炉缸的侵蚀。
5. 定期检查和维护：定期检查和维护炉缸是保证高炉正常运行和延长炉缸寿命的重要措施。
通过对炉缸内壁的检查，可以及时发现和修补炉缸的侵蚀部位，防止侵蚀进一步发展。
此外，还可以定期对炉缸进行清理和除渣，保持炉缸内的清洁和通畅。
总之，高炉炉缸的侵蚀治理是确保高炉正常运行和延长炉缸寿命的关键措施。
通过了解侵蚀机理，选择合适的耐火材料，控制高温和气流，加强保护措施，定期检查和维护，可以有效地减少炉缸的侵蚀，提高高炉的生产效率和经济效益。
高炉炉缸烧穿原因及预防一、国内外高炉炉缸烧穿原因各有不同，可以归纳为几个原因：1、炉缸冷却强度不够，与炭砖的导热能力和冶炼强度水平不匹配。
炉缸采用的炭砖导热系数与微孔结构要同时兼顾，冷却壁导热能力和冷却水量都要进一步提高，炭捣层的热导率应与炭砖相近，避免其成为热阻层。
新建高炉的炉底结构,应采用微孔结构,抗铁水熔蚀性能好的炭砖,并做到从炭砖热面（与铁水接触面)至炉体水冷管,传热能力逐渐升高,不形成热阻层,使热量顺利传出去。
2、缺乏监测炉缸手段。
在新建高炉时为减少投资，炉缸温度监测点少，对冷却壁水温差、水流量、热流强度等参数检测手段少，不能及时发现炉缸的异常，导致烧穿事故突然发生。
3、炉缸耐材质量影响。
炭砖产品质量没达到要求，炭砖加入人工石墨过多，抗铁水熔蚀性能差。
造成这种现象的原因是追求炭砖的高导热系数，但因为炉缸侧壁内存在高热阻的气隙，阻碍炭砖热量传递至冷却水中，反而使得炭砖表面温度升高，在铁水流冲刷和侵蚀下，造成事故。
4、冷却壁制造安装存在缺陷。
冷却壁若在安装、生产过程中开焊漏水，会造成炭砖加速氧化破损，易引发重大事故。
碳砖与冷却壁之间的炭素捣料应选择与碳砖的热导率相当的捣料，同时选择有足够冷却能力的冷却结构。
5、生产操作存在问题。
入炉钾、钠、铅、锌等有害元素对炉缸耐火材料的破坏。
高炉风口小套、冷却器漏水至炉缸，引起炭砖氧化、粉化。
有些钢铁厂为了抢占市场，不计后果的追求高炉冶炼强度，这对包括长寿系统在内的整个高炉及其附属系统都带来了极大负荷，对炉缸损害较大。
对于炉衬侵蚀严重的高炉，未进行钛矿护炉。
炉缸压浆不当，泥浆将砖衬压碎进入炉内，与铁水接触引发炉缸放炮，导致炉缸烧穿事故。
铁水深度不够，铁水从铁口通道进入砖缝，加速炭砖侵蚀。
高炉炉缸发生事故前会有先兆，应尽早发现炉缸危险的蛛丝马迹。
如果缺少监测手段、或者检测失灵，高炉炉缸烧穿事故突发。
对于监测系统完善的高炉，利用热电偶温度、热流强度信息可判断不同部位的侵蚀情况和残余砖衬厚度，预防炉缸烧穿。
